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1. 多线程环境使用ArrayList
1.1 使用同步机制 (synchronized 或者 ReentrantLock)
1.2 Collections.synchronizedList(new ArrayList);
1.3 使用 CopyOnWriteArrayList
2. 多线程环境使用队列
3. 多线程环境使用哈希表
3.1 Hashtable
3.2 ConcurrentHashMap
4. 相关面试题
4.1 ConcurrentHashMap的读是否要加锁,为什么?
4.2 介绍下 ConcurrentHashMap的锁分段技术?
4.3 ConcurrentHashMap在jdk1.8做了哪些优化？
4.4 Hashtable和HashMap、ConcurrentHashMap 之间的区别?
原来的集合类, 大部分都不是线程安全的.
Vector, Stack, HashTable, 是线程安全的(不建议用), 其他的集合类不是线程安全的.
1. 多线程环境使用ArrayList
1.1 使用同步机制 (synchronized 或者 ReentrantLock)
1.2 Collections.synchronizedList(new ArrayList);
synchronizedList 是标准库提供的一个基于 synchronized 进行线程同步的 List.
synchronizedList 的关键操作上都带有 synchronized
1.3 使用 CopyOnWriteArrayList
CopyOnWrite容器即写时复制的容器
- 当我们往一个容器添加元素的时候，不直接往当前容器添加，而是先将当前容器进行Copy，复制出一个新的容器，然后新的容器里添加元素
- 添加完元素之后，再将原容器的引用指向新的容器.
这样做的好处是我们可以对CopyOnWrite容器进行并发的读，而不需要加锁，因为当前容器不会添加任何元素。
所以CopyOnWrite容器也是一种读写分离的思想，读和写不同的容器。
优点:
在读多写少的场景下, 性能很高, 不需要加锁竞争.
缺点:
1. 占用内存较多.
2. 新写的数据不能被第一时间读取到.
2. 多线程环境使用队列
- 1) ArrayBlockingQueue:基于数组实现的阻塞队列
- 2) LinkedBlockingQueue:基于链表实现的阻塞队列
- 3) PriorityBlockingQueue:基于堆实现的带优先级的阻塞队列
- 4) TransferQueue:最多只包含一个元素的阻塞队列
3. 多线程环境使用哈希表
HashMap 本身不是线程安全的.
在多线程环境下使用哈希表可以使用:
- Hashtable
- ConcurrentHashMap
3.1 Hashtable
只是简单的把关键方法加上了 synchronized 关键字.
这相当于直接针对 Hashtable 对象本身加锁.
如果多线程访问同一个 Hashtable 就会直接造成锁冲突.size 属性也是通过 synchronized 来控制同步, 也是比较慢的.一旦触发扩容, 就由该线程完成整个扩容过程. 这个过程会涉及到大量的元素拷贝, 效率会非常低.
当线程修改不同下标的链表的时候,本来是线程安全的,但是也要进行等待锁,这样就不太合理.
3.2 ConcurrentHashMap
相比于 Hashtable 做出了一系列的改进和优化. 以 Java1.8 为例
- 读操作没有加锁(但是使用了 volatile 保证从内存读取结果), 只对写操作进行加锁. 加锁的方式仍然是是用 synchronized, 但是不是锁整个对象, 而是 "锁桶" (用每个链表的头结点作为锁对象), 大大降低了锁冲突的概率.
- 充分利用 CAS 特性. 比如 size 属性通过 CAS 来更新. 避免出现重量级锁的情况.
- 优化了扩容方式: 化整为零(分很多次进行将原来的元素进行搬家)
- 发现需要扩容的线程, 只需要创建一个新的数组, 同时只搬几个元素过去.
- 扩容期间, 新老数组同时存在.
- 后续每个来操作 ConcurrentHashMap 的线程, 都会参与搬家的过程. 每个操作负责搬运一小部分元素.
- 搬完最后一个元素再把老数组删掉.
- 这个期间, 插入只往新数组加.
- 这个期间, 查找需要同时查新数组和老数组
4. 相关面试题
4.1 ConcurrentHashMap的读是否要加锁，为什么?
回答:读操作没有加锁. 目的是为了进一步降低锁冲突的概率. 为了保证读到刚修改的数据, 搭配了volatile 关键字
4.2 介绍下 ConcurrentHashMap的锁分段技术?
回答:这个是 Java1.7 中采取的技术. Java1.8 中已经不再使用了. 简单的说就是把若干个哈希桶分成一个"段" (Segment), 针对每个段分别加锁.目的也是为了降低锁竞争的概率. 当两个线程访问的数据恰好在同一个段上的时候, 才触发锁竞争.
4.3 ConcurrentHashMap在jdk1.8做了哪些优化？
回答:取消了分段锁, 直接给每个哈希桶(每个链表)分配了一个锁(就是以每个链表的头结点对象作为锁对象).将原来 数组 + 链表 的实现方式改进成 数组 + 链表 / 红黑树 的方式. 当链表较长的时候(大于等于8 个元素)就转换成红黑树.
4.4 Hashtable和HashMap、ConcurrentHashMap 之间的区别?
- HashMap: 线程不安全. key 允许为 null
- Hashtable: 线程安全. 使用 synchronized 锁 Hashtable 对象, 效率较低. key 不允许为 null.
- ConcurrentHashMap: 线程安全. 使用 synchronized 锁每个链表头结点, 锁冲突概率低, 充分利用CAS 机制. 优化了扩容方式. key 不允许为 null
